来看一下有刷电机与无刷电机。有刷电机想必大家都玩过，就是我们小时候玩的四驱赛车上的那种电机，通上电就可以转的那种。而无刷电机就不一样了，不知道大家有没有玩过飞控，那上面用的电机就是无刷电机。下面放两张图片让大家对有刷与无刷电机有一个大概的认识（上面是有刷，下面是无刷）
 
图2 无刷电机 有刷电机的原理我就不多说了，因为这篇文章主要讲无刷电机的FOC。直流电机基本模型，根据磁极异性相吸同性相斥的原理以及右手螺旋定则，中间永磁体在两侧电磁铁的作用下会被施加一个力矩并发生旋转，这就是电机驱动的基本原理：
 变频器控制电机运行的两种方式当变频器主电路接好电源线之后，要控制电动机的运行，还需要给有关端子接上外围接控制电路，并且将变频器的启动方式参数设为外部操作模式。
 如图中：换向器与绕组碳刷接触面是电流突变的交变点。由此产生传导反射和辐射发射！ 
直流电机在换向过程中，电枢绕组器件中的电流在改变方向时，其中存在电抗电动势和电枢反应电动势，它们的方向和电枢电流的方向一致，始终阻碍换向元器件中的电流变化，使换向过程延迟，从而产生电磁性的火花！  
电机控制的前世今生
一、电机的基本描述
电机：俗称“马达”，依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。包括：电动机和发电机。电动机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩；作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。
电机控制：对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。
 案例分析：主流步进电机闲时半流控制方案步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，在医疗仪器设备、计算机外设及存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域中经常能看到它的身影。国内外各芯片厂商也纷纷抢占这一市场，出现了越来越多驱动芯片供应用工程师选择，工程师根据厂家提供的规格书可以很轻松得设计出符合自己所需的应用驱动。目前市场主流的驱动芯片（如下图所示是其中一款驱动芯片）只需要几个IO口就可以使用它对电机实现精准控制。
在满足21脚nENBL输入低电平，此时22脚STEP输出PWM，电机就可以运转，我们使用时会碰到一个问题，当nENBL被使能后，无论STEP是否有输出，系统都是满电流输出，因为一旦nENBL输入低电平，内部H桥输出使能。我们希望STEP有脉冲输出时（电机运行），电流输出正常，而当STEP没有脉冲输出时（电机暂停运行），电流可以大幅减小。有人想到电机停转时把nENBL拉高，这是不行的，nENBL拉高，虽然电流为0，但是此时电机将变为失锁状态，失去扭力。 我们再看12、13脚VREF，这两个引脚通常都是通过一个可调电位器接到电源上。VREF上分得的电压大小决定驱动器提供给负载电流的大小，而负载电流越大电机输出的扭力也就越大。回到我们的需求就可以把问题转换成当STEP有脉冲输出时，VREF分得的电压较大，提供满足负载正常运行的输出电流，而当STEP无脉冲输出时，VREF分得的电压较小，只需提供可以保证锁住电机的较小的电流（通常为电机正常工作时的一半），这样不仅可以有效降低电机闲时功耗，还可以减少电机和驱动器的热量，增加使用寿命。
下面介绍一个主流方案，需要用到一个逻辑芯片——74HC123。74HC123是双路可重复触发的单稳态触发器，它输出的脉冲宽度取决于定时电阻R和定时电容C，脉宽宽度WP=R*C。先看一下真值表：
 永磁同步电机控制方式及驱动技巧永磁同步电机在工业上用的相对较多。永磁交流伺服电机系统具有以下等优点：- 电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；
- 定子绕组散热快；
- 惯量小，易提高系统的快速性；
- 适应于高速大力矩工作状态；
- 相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。
1.交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心（现在用32位单片机使用PID算法也是可以）。其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
图1 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板（驱动板）是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。
控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
 双H桥直流电机驱动板原来如此简单L298N模块L298N，是一款接受高电压的电机驱动器，直流电机和步进电机都可以驱动。在5V到35V的电压范围内，提供2安培的电流，并且具有过热自断和反馈检测功能。L298N可对电机进行直接控制，通过主控芯片的I/O输出电平对电机的转动进行设定，进而可以实现电机正转反转驱动，操作简单、稳定性好，可以满足直流电机的大电流驱动条件。
L298N模块实物图 - 板子上的续流二极管可防止电机线圈在断电时的反向电动势损坏芯片；
- L298N工作过程中比较热，所以安装散热片可以使芯片温度保持一个稳定状态，让驱动性能更加稳定；
- 本模块集成了一个电源稳压芯片78M05。当你的驱动电压为7V~35V的时候，即上图 ①处输入7V~35V的时候，短接②可以使能板载的5V逻辑供电，即将①处输入电压引入到78M05芯片的1脚处，此时③处可输出+5V，输出的+5V可以引出供外部使用；
当短接②时，③处不可再输入+5V；当②处断开（未用跳线帽短接）时，可由③处输入+5V电压提供板载+5V电压。
4. 当ENA 使能，IN1 IN2 控制 OUT1 OUT2 ； 当ENB 使能，IN3 IN4 控制 OUT3 OUT4 。
模块原理图
 L298N芯片
电机驱动电路设计与仿真
01. 选择控制对象
电机在生活中的应用非常广泛，将电能转换成各种场合特定的机械能，以满足日常工业生产及生活。其中常用的直流电机，因为良好的调速性能在电力拖动中得到了很好的应用。结合Multisim仿真软件，设计电路对象选择永磁直流电机。
 
02. 选择传感器对像 传感器用来检测电机的速度，这里选择ITR9606 光电传感器，即对射式的槽型光耦。选择这种传感器的原因是价格便宜，原理简单，虽然不能非常精确的检测电机的转速，但是在一定程度上能够满足大部分场合的需要，而被人们广泛应用。
 
这种槽型的光耦在用来检测电机速度的时候，还需要在电机的轴上加上一个圆盘，圆盘跟随着电机轴一起转动。在圆盘上一般会有凹槽或者圆孔，如果光耦输出的信号被当住，那么在传感器的输出端会输出低电平，如果输出的光信号能从孔中穿过而被正常接收，那么输出就是高电平。  
现在市场上应用比较多的一般是将编码器和电机外壳做在一起了，这样做，精度和安全性以及使用寿命肯定比都分离开的要好。考虑到原理一样，都是通过编码器测量输出的高低电平来计算出电机的转速，为了便于后续的仿真，所以这里选择价格便宜的独立的器件进行分析和设计…
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